热力发电厂在乏汽回收利用过程中的冷源损失分析

尤德峰

（宁波钢铁有限公司，浙江宁波 315807）

1 热力电厂乏汽回收简介

乏汽，是指工业生产过程中产生的低品位蒸汽，一般直接向空排放。热力发电厂生产过程中也会产生乏汽，主要是锅炉定排扩容器、热力除氧器和其他疏水扩容器在运行中产生的排汽。乏汽的排放会造成一定的工质损失和能源浪费，随着国家节能减排工作的深入推进，有些热电企业也开始对乏汽进行回收利用。目前行业内比较常见的做法是加装一套乏汽回收装置，利用低温凝结水吸收乏汽的热量，同时冷却后的乏汽变成冷凝水也可作为除盐水加以回收利用。目前乏汽回收方式较多，其中除氧器的乏汽回收和锅炉定排扩容器的乏汽回收应用比较普遍。

1.1 除氧器的乏汽回收简述

为保证热力发电厂的安全、经济生产，防止热力设备腐蚀和传热变坏，日常生产中必须除去锅炉给水中溶解的氧气和其他不凝结气体，目前企业普遍采用热力除氧法除去给水中的氧气和其他气体。热力除氧法是利用汽轮机的抽汽加热凝结水，使其达到除氧器压力下的对应饱和温度后除氧、除气的方法。在排氧、排气过程中，除氧器同时会顺带排出一部分饱和蒸汽，这部分排出的汽、气混合物就是乏汽。除氧器乏汽回收装置回收的就是这部分乏汽的热量和乏汽冷凝后的除盐水。常见的除氧器乏汽回收系统见图1。

图1 常见的除氧器乏汽回收系统

1.2 锅炉定排扩容器乏汽回收简述

为了使锅炉水中的杂质保持在一定限度内，确保水质符合要求，需要不断地从锅炉汽包中排除含盐量较大的炉水和沉积的水渣、污泥、沉淀物。锅炉排污分连排和定排两种，不管是连排还是定排，最终排出的废水都会流向定排扩容器闪蒸。闪蒸生成的大量二次蒸汽直接排空，这部分排空的蒸汽就是定排乏汽，闪蒸后剩下的含盐高温废水则排入废水池。定排扩容器乏汽回收装置一般除了回收二次闪蒸蒸汽的热量和冷凝后的除盐水外，还回收闪蒸后剩下的含盐高温废水的热量。因定排扩容器的乏汽和废水是在大气压下闪蒸形成的，所以其乏汽参数等同于大气式除氧器乏汽参数。

1.3 热力发电厂吸收乏汽热量的水源分析

热力发电厂机组在正常运行时乏汽是不间断产生的，由于乏汽的参数较低，只能用于加热低温水。就热力发电厂而言，能24 h 不间断吸收乏汽热量的只能是低温凝结水或24 h 连续不间断的热水用户，但由于电厂一般没有热水用户，因此基本都采用低温凝结水来吸收乏汽热量。

2 乏汽回收效益计算分析

从节能减排的角度来讲，乏汽可以考虑回收，但回收的效益要进行分析计算。目前，研究乏汽回收的论文［1-5］较多，但在采用抽汽回热式汽轮机进行乏汽回收效益计算时，不少文章存在一个误区，即没有考虑冷源损失。有些企业效益计算采用的方法是直接用乏汽的焓值折算成标煤，也有企业是通过被加热的凝结水温升算出乏汽回收热量，再折算成标煤。不管哪种方法，都没有考虑冷源的损失。

现以某热力电厂除氧器乏汽回收效益计算实例［2］进行分析。该热力电厂共有5 台大气式除氧器，总乏汽排汽量约3 t∕h，后加装了1 套除氧器乏汽回收装置（5 台除氧器共用），加装完成后，效益计算如下。

2.1 回收乏汽凝结水效益

系统的乏汽排放量为每小时3 t，冷凝后将形成3 t 的除盐水，按年运行8 000 h，除盐水按12 元∕t 的价格计算，一年产生的经济效益：

3×8 000×12÷10 000=28.8万元

2.2 回收乏汽热量效益

以乏汽的焓值计算回收3 t∕h 的低品位乏汽效益。大气式除氧器乏汽压力0.12 MPa，温度104 ℃，汽态的焓值为2 684.89 kJ∕kg。

回收1 h乏汽的热量：

将其折算成标准煤：

年回收热量折合标煤：

1 t标准煤按600 元计算，一年可产生效益：

3 回收效益计算合理性分析

该热力电厂乏汽回收效益的计算中乏汽凝结水效益计算方法是合理的，如果汽轮机是采用抽汽回热的方式，那么乏汽热量回收效益的计算就存在很大的误差。

为了提高循环热效率，现代火电厂的汽轮机组基本上是采用了抽汽回热循环方式，即抽出汽轮机里做过部分功的蒸汽来加热低压凝结水和高压给水。不同参数的机组，抽汽级数有所不同，但其抽汽加热器的特点都一样，即不考虑端差，该级抽汽只能将凝结水或高压给水加热到该级抽汽压力对应的饱和温度。乏汽回收装置回收的蒸汽因参数低，一般只能用来加热低温凝结水，当低温凝结水被加热后流向下一级低压抽汽加热器时，必然造成下一级抽汽量的减少，也就起到排挤下一级抽汽的作用，所以乏汽回收最终带来的效果就是减少了该汽轮机下一级的抽汽量，起到节约抽汽的作用。节约下来的这部分抽汽可以继续在汽轮机里做功发电，其所发的电才是乏汽回收装置回收的热量效益所在。因为乏汽的参数很低，朗肯循环中又存在很大的冷源损失，且一定量蒸汽做功后冷源损失量的绝对值是不随蒸汽初参数变化而变化的，所以蒸汽初参数越低，冷源损失所占百分比就越大，这也是现代火力发电厂向高参数发展的原因。

4 乏汽回收后在汽轮机里的做功效率

以除氧器乏汽回收为例，计算乏汽回收节省下来的抽汽做功效率。因没有低加抽汽相关数据，所以直接用乏汽焓值代替省下来的抽汽焓值（不考虑乏汽回收过程的热损失），计算汽轮机里的理想焓降。

4.1 大气式除氧器乏汽回收后的做功效率

乏汽压力0.12 MPa，温度104 ℃，乏汽的焓值h乏：

汽轮机排汽压力取真空为-95 kPa 时的焓值h排：

回收的乏汽的理想焓降Δh乏：

乏汽的理想做功热效率η乏：

如果算上乏汽传热过程损失，传热效率η传（取95%）、汽轮机缸效率η缸（取85%）和发电机效率η发（取98%），则乏汽的实际做功效率η乏'：

由上可知，大气式除氧器进行乏汽回收后，乏汽的做功效率很低。

锅炉定排扩容器乏汽回收后的做功效率计算方法同大气式除氧器做功效率计算方法相同。

4.2 高压力除氧器乏汽回收后的做功效率

乏汽压力0.5 MPa，温度151.85 ℃，乏汽焓值h乏为：

乏汽的理想焓降Δh乏：

乏汽的理想热效率η乏：

考虑乏汽传热过程损失，传热效率η传（取95%）、汽轮机缸效率η缸和发电机效率η发，则乏汽的实际做功效率η乏'：

由上可知，高压力除氧器进行乏汽回收后，乏汽的做功效率也很低。随着回收乏汽参数的提高，乏汽做功热效率逐步上升，这也验证了乏汽参数越低，冷源损失所占百分比就越大的观点。

对前述热力电厂除氧器乏汽回收效益进行修正，热量回收部分效益为131.9 ×3.64%=4.80 万元，乏汽凝结水的回收效益28.8 万元，总的年回收效益为4.80+28.8=33.60 万元，与原来未考虑冷源损失计算出的131.9 万元相比，相差巨大，如再算上回收装置自耗电，那收益将更少。

5 结论

综上分析，抽汽回热式热力发电厂在进行乏汽回收改造前，要结合自身工艺流程综合考虑乏汽回收效益及投资回报率。如果是用乏汽回收加热凝结水，因凝汽式汽轮机存在冷源损失并占比很大，所以一定要把冷源损失考虑进去，以提高效益计算准确性。